Mechanisms of p.A53T-αSynuclein mediated synaptic dysfunction

Η νόσος του Πάρκινσον (Parkinson’s disease) είναι η δεύτερη πιο κοινή νευροεκφυλιστική διαταραχή, η οποία χαρακτηρίζεται από διάφορα κλινικά συμπτώματα, ηλικία εμφάνισης και πρόοδο. Το κύριο χαρακτηριστικό της νόσου, είτε είναι κληρονομική είτε όχι, αποτελεί η συσσώρευση πρωτεϊνικών εγκλείστων, που ονομάζονται σωμάτια Lewy (Lewy bodies) και αποτελούνται κυρίως από την πρωτεΐνη άλφα- συνουκλείνη [alpha-Synuclein (αSyn)]. Το γονίδιο της άλφα-συνουκλείνης συνδέεται κυρίως με τη σποραδική εμφάνιση του Πάρκινσον, ωστόσο σημειακές μεταλλάξεις και πολλαπλά αντίγραφα του γονιδίου, συνδέονται με τις κληρονομικές μορφές της νόσου. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η μετάλλαξη G209A που οδηγεί στην παθολογική πρωτεΐνη p.A53T και η οποία έχει Ελληνο-ιταλική προέλευση. Η μετάλλαξη αυτή κληρονομείται με αυτοσωμικό επικρατή τρόπο και προκαλεί ανωμαλίες στους άξονες των νευρώνων και διαταραχές στη συναπτική συνδεσιμότητα. Ωστόσο, οι μηχανισμοί μέσω των οποίων η μεταλλαγμένη συνουκλείνη επηρεάζει την οργάνωση των συνάψεων παραμένoυν αδιευκρίνιστοι. Η παρούσα εργασία, χωρίζεται σε δυο μέρη και αποσκοπεί να διερευνήσει τον ρόλο της p.A53T άλφα- συνουκλείνης. Στο in vivo κομμάτι γίνεται προσπάθεια χαρακτηρισμού του ποντικιού Prnp-SNCA*A53T)83Vle/J, πριν εμφανιστούν σε αυτό κινητικά προβλήματα, ενώ στο in vitro μέρος διερευνώνται, μέσω τεχνιτών συνάψεων, πιθανές επιπλοκές στην συναπτογένεση, προερχόμενες από την υπερέκφραση της p.A53T άλφα-συνουκλείνης, σε νευρώνες από την περιοχή του ιππόκαμπού. Συνολικά, με την παρούσα εργασία γίνεται προσπάθεια να γίνουν κατανοητοί οι μηχανισμοί παθογένειας της μεταλλαγμένης άλφα-συνουκλείνης.Parkinson’s disease (PD) is the second most common neurodegenerative disorder, which is characterized of variable clinical characteristics, age of onset and course of progression. The hallmark of PD, whether sporadic or familial, is the deposition of proteinaceous inclusions, the so called Lewy bodies, which are composed mainly of alpha-synuclein (αSyn). αSyn is the major gene linked to sporadic Parkinson’s disease, however point mutations and multiplications of this gene are linked to familial forms of the disease. Of particular interest is the G209A (p.A53T) αSyn mutation that has Greek-Italian ancestry, is inherited in an autosomal dominant way and causes axonal abnormalities and distortions in synaptic connectivity. However, the mechanisms through which mutant αSyn affects synaptic organization remain inconclusive. The present is divided in two parts and aims to shed light on the role of p.A53T- αSyn. Therefore, in the in vivo part the Prnp-SNCA*A53T)83Vle/J mouse model is characterized prior the presence of the motor phenotype, whereas in the in vitro part potential defects in synaptogenesis are investigated by applying artificial synapse formation assays in hippocampal neurons overexpressing the p.A53T-αSyn mutation. Altogether, this work aims to gain a better insight in the defects caused by p.A53T-αSyn mutation

Early Signs of Molecular Defects in iPSC-Derived Neural Stems Cells from Patients with Familial Parkinson’s Disease

Parkinson’s disease (PD) is the second most common neurodegenerative disorder, classically associated with extensive loss of dopaminergic neurons of the substantia nigra pars compacta. The hallmark of the disease is the accumulation of pathogenic conformations of the presynaptic protein, α-synuclein (αSyn), and the formation of intraneuronal protein aggregate inclusions. Neurodegeneration of dopamine neurons leads to a prominent dopaminergic deficiency in the basal ganglia, responsible for motor disturbances. However, it is now recognized that the disease involves more widespread neuronal dysfunction, leading to early and late non-motor symptoms. The development of in vitro systems based on the differentiation of human-induced pluripotent stem cells provides us the unique opportunity to monitor alterations at the cellular and molecular level throughout the differentiation procedure and identify perturbations that occur early, even at the neuronal precursor stage. Here we aim to identify whether p.A53T-αSyn induced disturbances at the molecular level are already present in neural precursors. Towards this, we present data from transcriptomics analysis of control and p.A53T-αSyn NPCs showing altered expression in transcripts involved in axon guidance, adhesion, synaptogenesis, ion transport, and metabolism. The comparative analysis with the transcriptomics profile of p.A53T-αSyn neurons shows both distinct and overlapping pathways leading to neurodegeneration while meta-analysis with transcriptomics data from both neurodegenerative and neurodevelopmental disorders reveals that p.A53T-pathology has a significant overlap with the latter category. This is the first study showing that molecular dysregulation initiates early at the p.A53T-αSyn NPC level, suggesting that synucleinopathies may have a neurodevelopmental component